Разностный метод определения аэрозольной оптической толщи рассеяния из измерений яркости неба

• Автор: Пашнев, Владимир Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 103 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава I Данные наблюдений оптических характеристик атмосферы в

городских условиях

1.1 Солнечный фотометр СЕ -

1.2 Аэрозольная оптическая толща в г. Барнауле

1.2.1 Данные наблюдений АОТ атмосферы

1.2.2 Спектральная зависимость АОТ атмосферы

1.3 Данные наблюдений общего содержания водяного пара в атмосфере города

Основные результаты главы

Глава II Временная изменчивость аэрозольной оптической толщи

атмосферы
2.1 Дневной ход АОТ и спектральной зависимости АОТ для весенне-летнего периода
2.2 Данные наблюдений аэрозольной оптической толщи и дневного
хода АОТ для зимнего периода
Основные результаты главы
Глава II Разработка разностного метода определения аэрозольной
оптической толщи рассеяния
3.1 Исходные положения разностного метода
3.2 Метод определения АОТ рассеяния
3.3 Учет фактора асимметрии аэрозольной индикатрисы рассеяния

3.4 Учет вытянутости индикатрисы яркости на основе экспоненциальной угловой зависимости
* 3.5 Порядок действий при использовании разностного метода.
Оценка точности метода
3.6 Применение разностного метода к обработке экспериментальных
* данных
3.6.1 Критерии селекции экспериментальных данных
3.6.6 Результаты определения АОТ рассеяния в
городе Барнауле
* Основные результаты главы
4 Заключение
Литература
Приложение
I Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Настоящая работа посвящена разработке метода определения аэрозольных оптических толщ рассеяния по яркости неба в альмукантарате Солнца для широкого диапазона оптических параметров атмосферы в видимой области спектра. Метод должен быть пригоден для анализа не только природного, но и городского аэрозоля.
Интерес к данному вопросу обусловлен существенной ролью аэрозоля в формировании радиационного баланса Земли, его влиянии на природу и климат планеты в целом [1-4,91]. В настоящее время резко возросли потребности в атмосферно-оптической информации. Кроме традиционных отраслей науки и техники, нуждающихся в такой информации (аэрофотосъемка, светотехника, астрофизика, актинометрия и др.), быстро развиваются и приобретают все большую актуальность методы контроля пылевого (аэрозольного) загрязнения атмосферы, спутниковые методы и средс тва решения многих хозяйственных задач, методы лазерного зондирования атмосферы и т.д [9]. Они выдвигают свои задачи перед атмосферной оптикой. Одной из приоритетных задач в исследовании оптических характеристик атмосферы является проблема определения влияния антропогенных факторов на экосистемы и климатические изменения [91]. В связи с регулярным ростом поступления углеродных, т.е. активно поглощающих свет, частиц в атмосферу специалисты разных профилей все большее внимание уделяют исследованиям аэрозольной компоненты атмосферы. В этой связи важнейшими задачами являются: достижение более достоверного понимания причин изменений климата и получение более надежных количественных оценок. К настоящему времени накоплен большой объем знаний об оптических характеристиках атмосферы, закономерностях поступления солнечной радиации и свойствах аэрозоля [5-8]. В тоже время рост антропогенной нагрузки, сильная пространственная и
АОТ на данном участке имеет существенные отличия и растет с уменьшением длины волны. На дневном участке от 8 до 17 часов следует отметить рост замутнения для Л.= 1,02-^0,50 мкм., нейтральный ход для >1=0,44 мкм и замедление уменьшения АОТ для >1=0,38^0,34 мкм. В вечерний период от 17 до 19 часов местного астрономического времени наблюдается явно выраженный спад АОТ атмосферы. Таким образом, анализ полученных зависимостей показал, что изменение дневного хода АОТ во всех длинах волн имеет качественно схожий характер (рис.2.2). Характер дневного хода аэрозольного замутнения математически описывается функцией одного вида (полиномом пятой степени с различными коэффициентами). В дальнейшем будем рассматривать изменение аэрозольного замутнения в основном на примере длины волны Х=500 нм.
В годовом ходе АОТ выделяется весенне-летний максимум и зимний минимум. Для весенне-летнего периода наблюдений отмечена слабая тенденция увеличения прозрачности атмосферы за время с апреля по июль. Дневные вариации оптического состояния атмосферы в городе будем исследовать совместно с анализом изменения спектральной зависимости АОТ атмосферы в течение дня. На рис. 2.3 представлен дневной ход средних нормированных значений параметра Ангстрема для того же периода наблюдений.
За все время наблюдений были получены следующие характерные зависимости в каждом временном интервале: в утренние часы в 80% случаев наблюдается непрерывное уменьшение замутнения атмосферы города. Только в 9% наблюдался рост замутнения, и в остальные дни малая временная изменчивость.
Анализ динамики ветров в городе позволяет утверждать, что увеличение прозрачности атмосферы в утренние часы можно объяснить, прежде всего, стоком аэрозоля за территорию города под действием ветра. В таблице
2.1 представлены средние нормированные значения скорости ветра для рассматриваемого периода наблюдений.